姜黄素对断奶仔猪肠道屏障、抗氧化和线粒体功能的影响

洪奇华，李 鑫，徐求文，金妙仁，胡彩虹*

（1.浙江大学动物科学学院，浙江杭州 310058；2.杭州百瑞特饲料科技有限公司，浙江杭州 311200）

由于仔猪肠道结构和功能尚未发育完善，早期断奶会引起仔猪生理、营养和环境条件的突然变化，从而导致断奶综合征，给养猪业带来巨大损失。肠上皮是机体抵御有害抗原和病原体的关键屏障，而线粒体呼吸链酶复合体参与呼吸链的电子传递和ATP 生成，对肠上皮细胞更新和正常生理功能具有重要作用。研究表明，断奶会破坏内环境平衡，导致肠道发生氧化应激、屏障功能损伤以及线粒体功能紊乱。如何缓解仔猪断奶氧化应激、促进仔猪健康成长，已成为学术界和产业界共同关注的焦点。

姜黄素是一种从姜科或天南星科植物根茎中提取的酚类色素，属于天然抗氧化剂，具有保护肠黏膜、抗氧化、调节代谢、抑菌抗炎等功能。袁欢等报道，姜黄素可以提高畜禽生产性能、产品品质，并增强机体的免疫力。芦娜等研究表明，日粮中添加姜黄素可提高断奶仔猪生产性能和养分表观消化率。姜黄素因其抗氧化应激功能而受到广泛关注，但能否缓解由氧化应激引起的肠道损伤和线粒体损伤尚不清楚。本文旨在研究姜黄素对断奶仔猪肠道屏障、抗氧化和线粒体功能的影响，为缓解仔猪断奶应激提供新的营养调控技术和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计 选取28 日龄体重约7.5 kg 的断奶杜大长仔猪60 头，按胎次、体重相近和公母各半分成2 组，每组3 个重复，每个重复10 头。对照组饲喂基础饲粮（表1），基础日粮参照美国NRC（2012）仔猪营养需要推荐量配制。试验组饲喂基础饲粮+200 mg/kg 姜黄素（根据实验室前期对断奶仔猪生长性能影响的研究选取适宜添加量，未发表）。试验期14 d，试验结束称重后，从每个重复选取2 头接近平均体重的仔猪进行屠宰取样。试验期间自由采食和饮水，仔猪的免疫按常规免疫程序进行，饲养管理措施严格执行卫生防疫制度。

表1 试验基础日粮组成及营养水平

1.2 生长性能测定 试验期间，每天观察并记录仔猪采食和健康情况。试验开始和结束时空腹称重，以每个重复为单位记录耗料量，计算平均日增重、日平均采食量和耗料增重比。

1.3 肠道样品取样 肠道组织样品：仔猪屠宰后取十二指肠、空肠和回肠中段各4 cm，用生理盐水将其轻轻冲洗干净，浸入10% 福尔马林溶液中，置于4℃冰箱保存，待做组织切片。仔猪屠宰后取2 段长度为8 cm左右的空肠组织（相邻于肠道形态样品部位），用PBS 漂洗去除肠道内容物后立即用于尤斯灌流（Ussing Chamber）实验。

肠黏膜样品：仔猪屠宰后取约8 cm 长的近端空肠组织，用生理盐水漂洗去除肠道内容物后，用滤纸吸干水分，再用手术刀钝端刮取空肠黏膜，迅速用液氮冷冻后转移至-80℃冰箱保存。

1.4 小肠黏膜结构测定 十二指肠、空肠和回肠组织固定、脱水、包蜡、切片、HE 染色后，显微镜拍照，测量绒毛高度和隐窝深度。绒毛高度为绒毛顶端至隐窝开口处的垂直距离，隐窝深度则为隐窝开口至隐窝基部的垂直距离。

1.5 肠屏障功能 根据Cao 等和徐露蓉等方法，采用尤斯灌流技术检测肠上皮细胞跨膜电阻（Transepit helial Electrical Resistance，TER）和肠上皮对荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖（4 kDa-FITC dextran，FD4）的通透性。

1.6 肠道氧化还原状态 空肠黏膜超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）活性，总抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity，T-AOC）和丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量用酶联免疫（Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay，ELISA）试剂盒检测。上述指标的测定均使用南京建成生物工程研究所的试剂盒，具体操作根据试剂盒说明书进行。

1.7 肠黏膜线粒体的提取与肠黏膜线粒体呼吸链复合物I-IV 活性测定 将约0.5 g 空肠黏膜组织置于预冷的MSH 缓冲液中均质，匀浆后在4℃下以1 000×g 离心10 min。MSH 缓冲液：10 mmol/L pH 7.5 的HEPES，200 mmol/L 甘露醇，70 mmol/L 蔗糖，1.0 mmol/L EGTA和2.0 mg/mL 血清白蛋白。然后将收集到的上清液在4℃以3 500×g 离心后放置10 min（线粒体膜对温度高度敏感，所以整个操作必须在冰上进行，用到的溶液和离心管都必须预冷，否则线粒体容易破裂），获得线粒体沉淀，进一步用BCA 法检测蛋白浓度。

利用线粒体呼吸链复合物活性定量测定试剂盒测定线粒体复合物I（NADHCoQ 还原酶），II（琥珀酸辅酶Q 还原酶），III（CoQ-细胞色素C 还原酶）和IV（细胞色素C 氧化酶）的活性，上述指标的测定均使用上海杰美基因医药科技有限公司的试剂盒，具体操作根据试剂盒所附说明书进行。

1.8 统计分析 采用SPSS 10.0 对数据进行单因素方差分析。试验数据以平均值± 标准差表示。<0.05 表示差异显著，>0.05 表示差异不显著。

2 试验结果

2.1 姜黄素对断奶仔猪生长性能的影响 由表2 可见，与对照组相比，试验组的平均日增重提高6.10%（<0.05），耗料增重比降低4.35%（>0.05）。

表2 姜黄素对断奶仔猪生长性能的影响

2.2 姜黄素对断奶仔猪肠黏膜形态的影响 由表3 可见，姜黄素能显著改善断奶仔猪黏膜形态。与对照组相比，试验组十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度分别提高了9.16%、10.70% 和10.94%（<0.05），十二指肠、空肠和回肠隐窝深度分别降低了11.56%（<0.05）、2.84%（>0.05）和6.60%（>0.05），十二指肠、空肠以及回肠的绒毛高度/隐窝深度分别提高了23.03%、13.70%和19.00%（<0.05）。

表3 姜黄素对断奶仔猪黏膜形态的影响 μm

2.3 姜黄素对断奶仔猪空肠TER、FD4 的影响 表4 显示，相对于对照组，试验组仔猪空肠中的TER 提高了11.65%（<0.05），而FD4 通透性降低30.24%（<0.05），说明日粮中添加姜黄素能明显改善断奶仔猪的肠道屏障功能。

表4 姜黄素对断奶仔猪空肠TER、FD4 的影响

2.4 姜黄素对断奶仔猪空肠黏膜中抗氧化酶活性和MDA 含量的影响 与对照组相比，试验组空肠黏膜中SOD、GSH-Px 和T-AOC 活性分别提高了12.65%、16.31%和18.58%（<0.05），MDA 含量降低了20.00%（<0.05），可见日粮中添加姜黄素可以显著改善断奶仔猪的抗氧化功能。

2.5 姜黄素对断奶仔猪肠空肠黏膜线粒体呼吸链复合物I-IV 活性的影响 由表6 可知，与对照组相比，试验组的空肠黏膜线粒体呼吸链复合物I-IV 活性分别提高了40.95%、29.90%、34.38% 和21.28%（<0.05），表明姜黄素能明显提高断奶仔猪空肠黏膜的线粒体功能。

表5 姜黄素对断奶仔猪空肠黏膜中抗氧化酶活性和MDA 含量的影响

表6 姜黄素对断奶仔猪肠空肠黏膜线粒体呼吸链复合物I-IV 活性的影响 μmol/（min·mg）

3 讨论

3.1 姜黄素对仔猪生长性能的影响 仔猪早期断奶会出现生长滞缓现象，原因之一是断奶造成的氧化应激。寻找有效的抗应激剂，让仔猪平稳度过此重要生理阶段，已成为动物营养学家的一个重要课题。姜黄素具有抗氧化能力，可用作抗应激剂来提高畜禽生产性能。有研究显示，姜黄素能提高畜禽的生长性能、产品品质、养分表观消化率、机体免疫力。本研究结果表明，姜黄素能缓解仔猪断奶应激引起的生长性能下降，显著提高断奶仔猪日增重，同时降低耗料增重比，可以作为缓解仔猪断奶应激的营养调控剂。

3.2 姜黄素对仔猪小肠黏膜形态的影响 肠黏膜结构和形态完整是保证机体营养物质正常消化吸收、仔猪健康成长的基础。体内外应激会使肠黏膜结构遭到破坏，小肠绒毛萎缩和隐窝加深，造成仔猪生长阻碍。本研究结果显示，日粮添加姜黄素能显著提高断奶仔猪十二指肠、空肠和回肠绒毛高度，降低十二指肠、空肠和回肠隐窝深度，说明姜黄素能明显改善肠形态指标，保障机体营养物质消化吸收，从而提高仔猪生产性能。

3.3 姜黄素对断奶仔猪空肠TER、FD4 的影响 在正常情况下，机体自由基维持在相对稳定的动态平衡中。在应激状态下，机体抗氧化防御系统发生紊乱，导致自由基累积，造成肠屏障功能损伤并降低动物的生产性能。体内外研究表明，应激可引起肠上皮屏障完整性受损，导致营养物质代谢功能障碍。TER 的降低和FD4通透性的升高常用来表征肠屏障受损。本研究结果显示，断奶仔猪饲料中添加姜黄素，能增加肠上皮细胞跨膜电阻，同时降低了物质通透性，表明其对保护肠道屏障功能、保持肠黏膜结构完整具有积极作用。

3.4 姜黄素对断奶仔猪空肠粘膜中抗氧化酶活性和MDA含量的影响 小肠是对氧化应激最敏感的器官之一。研究发现，断奶应激导致仔猪血清中活性氧和MDA 含量增加，而SOD 和GSH-Px 等抗氧化酶活性显著降低。然而饲喂姜黄素能显著提高蛋鸡血清和组织样品的CAT、SOD、T-AOC 和GSH-Px 活性，并降低MDA 含量。本研究中，断奶仔猪日粮中添加姜黄素后，空肠黏膜中SOD、T-AOC 和GSH-Px 活性显著提高，而MDA 含量则显著降低，进一步表明姜黄素能拮抗氧化应激，维持肠道正常生理功能，提高生长性能。

3.5 姜黄素对断奶仔猪肠道线粒体功能的影响 线粒体功能损伤可能是仔猪肠道功能紊乱的重要原因。线粒体的电子呼吸链由I、II、III、IV 4 个膜蛋白复合物组成，其活性下降可使呼吸链的电子传递受阻，影响ATP 生成，同时还可使电子从呼吸链中泄露后直接与氧分子作用，产生大量氧自由基，进一步引起线粒体和组织细胞功能障碍，因此线粒体呼吸链复合物的活性可作为衡量线粒体功能的指标。研究表明，肠炎患者或细胞氧化应激可降低胞内线粒体复合物活性下降，导致线粒体能量代谢障碍。本研究结果显示，日粮中添加姜黄素能明显提高断奶仔猪肠内线粒体呼吸链复合物I、II、III、IV 的活性，从而缓解氧化应激引起的能量生成紊乱和肠屏障完整性受损，提高生长性能，说明维持线粒体的正常功能也是姜黄素抗氧化应激的一个重要途径。

4 结论

本试验结果表明，日粮中添加200 mg/kg 姜黄素能显著增强断奶仔猪的肠道屏障功能、抗氧化能力和线粒体功能，缓解断奶应激并提高生产性能。